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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung bezieht sich auf Systeme zur Objekterkennung und Verfolgung und spezifischer auf ein Verfahren zum Erfassen anderer Fahrzeuge relativ zu einem Trägerfahrzeug mittels Raderfassung, wie es der Art nach im Wesentlichen aus der
DE 10 2015 206 746 A1 bekannt ist.
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Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die
EP 2 910 968 A1 verwiesen.
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HINTERGRUND
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Viele moderne Fahrzeuge sind mit fortschrittlichen Sicherheits- und Fahrassistenzsystemen ausgestattet, die robuste und präzise Systeme zur Objekterkennung und Verfolgung zur Steuerung des Trägerfahrzeugs benötigen. Diese Systeme nutzen periodische oder kontinuierliche Erfassung von Objekten und Regelalgorithmen zur Einschätzung verschiedener Objektparameter, wie z. B. die relative Objektentfernung, die Entfernungsrate (d. h. die Geschwindigkeit der Näherung oder Entfernung des Objektes), Fahrtrichtung, Objektposition und Objektgröße. Die Objekterkennungssysteme können eine beliebige Anzahl von Technologien verwenden, wie Radar, Sichtabbildungen, Laser- oder LiDAR, Ultraschall usw. Jedes dieser Erkennungssysteme trägt zur Objekterkennung und Einschätzung von Objektparametern auf unterschiedliche Weise und mit verschiedenen Einschränkungen bei. Speziell die Erkennung und Verfolgung von Objekten in benachbarten Fahrspuren, die für bestimmte Systeme für Sicherheit und Fahrassistenz benötigt werden (z. B. Systeme zur Vermeidung von einem Seitenaufprall), können durch die Leistungseinschränkungen einiger Erkennungssysteme eine Herausforderung darstellen.
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Beispielsweise erfassen Radargeräte Objekte durch die Aussendung elektromagnetischer Signale, die von Objekten innerhalb des Erfassungsbereichs des Sensors reflektiert werden. Das reflektierte Signal kehrt zum Radargerät als Echo zurück und wird dort zur Gewinnung von Informationen ausgewertet, z. B. die Signallaufzeit der übertragenen/empfangenen Energie. Die Signallaufzeit ist direkt proportional zur Entfernung des Objekts vom Radar. Neben der Entfernungsbestimmung gibt es auch Verfahren zur Berechnung der Azimutabweichung (d. h. Querbereich) der erkannten Objekte. Daher können Radargeräte in Abhängigkeit von der Komplexität Objekte in Bezug auf Entfernung und Azimut in Relation zur Geräteposition erkennen.
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Basierend auf den reflektierten Signalen während einer Abtastung des gesamten Sensorbereichs wird ein Satz von Erfassungspunkten gesammelt. Durch die Art der vom Fernsensor (egal ob Radar, Laser, Ultraschall oder andere aktive Sensoren) erfassten „Reflexionen“ repräsentiert der Satz von Erfassungspunkten nur bestimmte Punkte des/der Objekts/Objekte innerhalb des Erfassungsbereiches des Sensors. Um zu bestimmen, welche Art von Objekten vorhanden sein kann und wo sich solche Objekte befinden, werden die Erfassungspunkte analysiert. Bei Nahbereichsradargeräten fehlt jedoch die notwendige Auflösung für Winkel und Raum, um Einzelheiten zur Identifikation und zur Unterscheidung von dicht beieinander befindlichen Objekten zu erkennen (z. B. keine Zielpunktannahme). Leistungsschwund ergibt sich auch bei Radarsystemen, wenn zwischen Gerät und Objekt keine oder nur eine geringe Geschwindigkeitsdifferenz besteht, da Geschwindigkeit und Richtung dann schwer abzuschätzen sind.
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Vision Imaging wird ebenfalls häufig zur Identifikation und Klassifikation von Objekten in der Nähe des Trägerfahrzeuges von Systemen zur Erkennung und Verfolgung von Objekten eingesetzt. Allgemein erfassen visuelle Systeme mit einer oder mehreren Kamera(s) Bilder und extrahieren Objekte und Eigenschaften mit verschiedenen Bildverarbeitungstechniken. Das Objekt wird dann über die Bildreihen verfolgt, während es sich durch den Sichtbereich des Systems bewegt. Allerdings kann sich die Erscheinung bewegter Objekte von einem erfassten Bild zu einem anderen wesentlich verändern. Daher kann dasselbe Objekt auf an verschiedenen Stellen gemachten Bildern unterschiedlich aussehen. Weicht das Aussehen eines Objektes oder Merkmals auf unterschiedlichen Bildern zu stark voneinander ab, kann das System die Verfolgung möglicherweise nicht leisten.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Erkennung anderer Fahrzeuge relativ zu einem Trägerfahrzeug durch Raderfassung vorgestellt, wobei sich das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet. Zum Verfahren gehört die Verfolgung ausgewählter Räder aufgrund von Rad-Erfassungsdaten von einer Vielzahl von Geräten, der Vergleich bestimmter Parameter der Erfassungsdaten für jedes der ausgewählten Räder, und die Identifizierung eines anderen Fahrzeugs durch die Bestimmung, ob aufgrund der verglichenen Parameter zwischen den verfolgten Rädern eine Grenzwertübereinstimmung besteht.
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Ferner wird ein Verfahren zur Erkennung anderer Fahrzeuge relativ zu einem Trägerfahrzeug mittels Raderfassung zur Verfügung beschrieben. Das Verfahren umfasst den Empfang erster Raderfassungsdaten über ein erstes potenzielles Rad, das durch eine erste Objekterfassungsvorrichtung entdeckt wurde, den Empfang zweiter Raderfassungsdaten über ein zweites potenzielles Rad, das durch eine zweite Objekterfassungsvorrichtung entdeckt wurde, Fusion der ersten und zweiten Erfassungsdaten um auf Systemebene Radkandidaten zu erzeugen, Vergleich der Beziehung zwischen jedem Paar von Radkandidaten auf Systemebene, Vergleichen der Beziehung zwischen jedem Paar Radkandidaten auf Systemebene mit einem Satz von Kriterien für ein Fahrzeugprofil und Erfassen eines Fahrzeugs, wenn die Beziehung zwischen einem Paar Radkandidaten auf Systemebene die Kriterien für ein Fahrzeugprofil erfüllt.
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Des Weiteren wird ein System zur Erkennung anderer Fahrzeuge in Relation zu einem Trägerfahrzeug anhand von Raderfassung zur Verfügung beschrieben. Das System hat mindestens ein Steuermodul, das für den Empfang der Raderfassungsdaten von mehreren Objekterfassungsgeräten bezüglich potenzieller Radkandidaten ausgelegt ist, die Erfassungsdaten von mehreren Objekterfassungsgeräten zur Erzeugung von Radkandidaten auf Systemebene abgleicht, ein Verhältnis zwischen jedem Paar von Radkandidaten auf Systemebene bestimmt, das Verhältnis von jedem Paar auf Systemebene mit einem Satz von Kriterien für ein Fahrzeugprofil vergleicht und ein Fahrzeug erkennt, wenn die Beziehung zwischen einem Paar von Radkandidaten auf Systemebene die Kriterien für ein Fahrzeugprofil erfüllt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
- 1 eine Übersicht einer Beispielumgebung mit einem Trägerfahrzeug und einem herannahenden anderen Fahrzeug im Sinne eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 2 ein Blockdiagramm des Systems zur Objekterkennung und Verfolgung im Sinne eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 3 ein Flussdiagramm zeigt, in dem ein Beispielverfahren für die Erkennung eines anderen Fahrzeugs im Sinne eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist;
- 4 ein Flussdiagramm zeigt, in dem ein anderes Beispielverfahren für die Erkennung eines anderen Fahrzeugs im Sinne eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist;
- 5 ein Flussdiagramm zeigt, in dem ein Beispielverfahren für die Erkennung potenzieller Räder unter Verwendung eines Erfassungsgerätes auf Radarbasis im Sinne eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist; und
- 6 ein Flussdiagramm zeigt, in dem ein Beispielverfahren für die Erkennung potenzieller Räder unter Verwendung eines Bildsystems im Sinne eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Je nach Bedarf werden Ausführungsformen hier umfassend offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich als Beispiele verschiedener und alternativer Formen und Kombinationen aus diesen dienen. In seiner Verwendung hier deutet der Begriff „Beispiel“ auf eine expansive Nutzung von Ausführungsbeispielen als Darstellungen, Exemplare, Modelle oder Muster hin. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht und einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. In anderen Fällen werden Komponenten, Systeme, Materialien oder Verfahren nicht im Detail beschrieben, um die vorliegende Offenbarung nicht undeutlich erscheinen zu lassen. Folglich sind die hier offenbarten spezifischen Details in Bezug auf Konstruktion und Funktion nicht als Einschränkung zu verstehen, sondern lediglich als Basis für die Ansprüche sowie als repräsentative Grundlage, um Fachleute zu schulen.
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Das nachfolgend beschriebene System und das Verfahren werden zur Erkennung und Verfolgung von anderen Fahrzeugen anhand der Raderfassung durch mehrere Objekterkennungsvorrichtungen eingesetzt. In einer Ausführungsform hat das System Erfassungsvorrichtungen auf Radar- und auf visueller Basis, um unter erkannten Objekten im Erfassungsbereich des Trägerfahrzeuges Räder zu erkennen. Ein einheitlicher Rad-Tacker legt die Erfassungsdaten der Geräte auf Radar- und visueller Basis zusammen und verfolgt Radkandidaten aufgrund der kombinierten Erfassungsdaten. Die Anwesenheit des anderen Fahrzeugs wird bestimmt, wenn es eine Grenzwertübereinstimmung zwischen zwei beliebigen verfolgten Radkandidaten gibt.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung und die Ausführungsbeispiele hauptsächlich mit Bezug auf visuelle und Radarsysteme als Beispiele beschreiben werden, könne die hier offenbarten generellen Konzepte zur Zusammenführung von Ergebnissen unterschiedlichster Sensoren und Erfassungsgeräte für Objekte genutzt werden. Mit anderen Worten kann jede beliebige Anzahl von verschiedenen Sensoren, Komponenten, Vorrichtungen, Modulen, Systemen usw. das System zur Erkennung und Verfolgung von Objekten 10 mit Informationen oder Eingaben versorgen, die von den vorliegenden Verfahren verwendet werden können. Es sollte beachtet werden, dass die Objekterkennungsgeräte sowie alle anderen Sensoren des Systems zur Erkennung und Verfolgung von Objekten 10 in der Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination aus diesen eingebunden sein kann. Diese Sensoren können die Bedingungen, für die sie vorgesehen sind, direkt erfassen oder messen, oder sie können solche Bedingungen basierend auf den Informationen von anderen Sensoren, Komponenten, Geräten, Modulen, Systemen usw. indirekt bewerten. Weiterhin können diese Sensoren direkt mit dem offenbarten Steuermodul verbunden sein, indirekt über andere elektronische Geräte, einen Fahrzeugkommunikationsbus, ein Netzwerk usw., oder durch andere, allgemein bekannte Möglichkeiten. Diese Sensoren können Teil einer anderen Fahrzeugkomponente, Vorrichtung, eines Moduls oder Systems usw. sein, (z. B. Sensoren eines Motorsteuergerätes (ECM), einer automatischen Schlupfregelung (ASR), eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP), einer ABS-Bremsanlage usw.); oder es kann sich um eigenständige Komponenten handeln (wie schematisch in 1 dargestellt). Jeder der nachfolgend beschriebenen Sensorwerte kann auch von einer anderen Komponente, Vorrichtung, einem Modul, System usw. im Trägerfahrzeug stammen, statt direkt von einem aktuellen Sensor. In einigen Fällen können mehrere Sensoren zum Erfassen eines einzelnen Parameters (z. B. zur Herstellung einer Signalredundanz) eingesetzt werden. Es sollte beachtet werden, dass die vorgenannten Szenarien nur einige der Möglichkeiten darstellen, da jede Art von geeigneter Sensoranordnung von dem System zur Erkennung und Verfolgung von Objekten 10 verwendet werden kann. Das System beschränkt sich nicht auf einen bestimmten Sensor oder eine bestimmte Sensoranordnung.
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Die 1 und 2 zeigen ein System zur Erkennung und Verfolgung von Objekten 10 in einem Trägerfahrzeug 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. 1 zeigt ein Übersichtsbild einer Beispielumgebung mit einem Trägerfahrzeug 12 und in einer benachbarten Fahrspur ein herannahendes anderes Fahrzeug 14, das in die gleiche Richtung fährt. Zur Vereinfachung der Erklärung wird in 1 nur eine Interessenszone auf einer Seite des Trägerfahrzeuges 12 bezogen auf das sich nähernde andere Fahrzeug 14 gezeigt. Fachleuten ist jedoch klar, dass die typischen Systeme zur Erkennung und Verfolgung von Objekten auf allen Seiten des Trägerfahrzeuges 12 in verschiedenen Kombinationen implementiert sind, damit Objekte im Bereich von 360 Grad um das Fahrzeug herum entdeckt und verfolgt werden können. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Systems zur Erkennung und Verfolgung von Objekten 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Mit Bezug auf die 1 und 2 hat das System zur Erkennung und Verfolgung von Objekten 10 eine Vielzahl von Objekterkennungsvorrichtungen 16, 18, ein Rad-Tracker-Modul 20 und ein Steuermodul 22, welches in einer Ausführungsform ein externes Berechnungsmodul für Objekte (EOCM) ist. Die Vielzahl der Erfassungseinrichtungen ist dafür ausgelegt, Objekte im Umfeld des Trägerfahrzeuges 12 zu erfassen und zu verfolgen und können bekannte Objekterkennungssysteme nutzen, darunter ohne Einschränkung ein LiDAR-System, Radar, visuelle Vorrichtungen (z. B. Kamera usw.), einen LD-Pointer oder Kombinationen aus diesen. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel werden als Objekterkennungsvorrichtungen im Trägerfahrzeug 12 ein Radargerät 16 und ein visuelles System 18 erwähnt.
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Die Radar-Erfassungsvorrichtung 16 hat eine Vielzahl von Radarsensoren 24 an verschiedenen Stellen entlang der Außenseite des Trägerfahrzeuges 12. Im Beispiel in 1 sind die Radarsensoren 24 an der vorderen und hinteren linken Ecke des Trägerfahrzeuges 12 verbaut, wobei jeder Sensor einen Erfassungsbereich 26 überwacht, der einen bestimmten Interessensbereich abdeckt. Die Radarsensoren 24 sind so konfiguriert, dass sie elektromagnetische Signale aussenden, die von anderen Objekten innerhalb des Erfassungsbereiches 26 reflektiert werden. Die reflektierten Signale kehren als Echo zurück und werden vom Radar-Objekterkennungsmodul 28 verarbeitet, das Informationen über das erkannte Objekt aus dem Echo gewinnt, wie beispielsweise Entfernung, Azimutwinkel und Bereichsdaten einschließlich Doppler-Messungen. Das Radar-Objekterkennungsmodul 28 kann ein einheitliches Modul sein, oder eine Vielzahl von anderen Modulen oder Teilmodulen enthalten, die dafür ausgelegt sind, Radarechos gemäß den hier offenbarten Verfahren und Algorithmen zu empfangen und zu verarbeiten. In einer Ausführungsform schließt das Radar-Objekterkennungsmodul 28 ohne Einschränkung einen Verstärker, Mischer, Oszillatoren, Kombinatoren, Filter und Konverter ein. Die Funktionen des Radar-Objekterkennungsmoduls 28 können variieren, umfassen generell aber die Durchführung verschiedener Filterungs-, Verstärkungs-, Umwandlungs- und Digitalisierungsfunktionen, sowie die Analyse verschiedener Merkmale des Signals zur Bestimmung der Signalcharakteristiken wie Phase, Frequenz und Amplitude. Fachleuten ist klar, dass die eingesetzten Techniken zur Gewinnung dieser Informationen aus den Signalen variieren können, dazu können ohne Einschränkung phasengleiche-, Quadraturanalysen und Frequenzbereichsanalysen mittels FourierTransformation gehören. In einer Ausführungsform kann das Radar-Objekterkennungsmodul 28 ohne Einschränkung auch Komponenten zur Pulskompression und Störunterdrückung (z. B. Doppler-Filterung) enthalten. Wie nachfolgend näher beschrieben und in Übereinstimmung mit den hier offenbarten Verfahren, ist das Radar-Objekterkennungsmodul 28 dafür ausgelegt, im Erfassungsbereich 26 erkannte Objekte als potenzielle Räder zu identifizieren.
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Das visuelle System 18 hat eine Bildaufnahmevorrichtung 30, die ohne Einschränkung eine Kamera sein kann, die an verschiedenen Stellen um das Trägerfahrzeug 12 herum montiert sein kann. Im Beispiel in 1 ist die Bildaufnahmevorrichtung 30 entlang der linken Seite des Trägerfahrzeuges verbaut und hat einen Erfassungsbereich 32, der eine bestimmte Interessenszone überwacht, was in diesem Beispiel die linke Seite des Trägerfahrzeuges 12 ist. Die Bildaufnahmevorrichtung erfasst Bilder von Objekten im gesamten Erfassungsbereich 32 und überträgt die Bilddaten zu einem visuellen Objekterkennungsmodul 34. Das visuelle Objekterkennungsmodul 34 kann ein einheitliches Modul sein, oder eine Vielzahl von anderen Modulen oder Teilmodulen enthalten, die dafür ausgelegt sind, erfasste Bilder gemäß den hier offenbarten Verfahren und Algorithmen zu empfangen und zu verarbeiten. In einer Ausführungsform gehört zum Verarbeiten des erfassten Bildes das Extrahieren von Informationen bezüglich erkannter Objekte und kann auch Gleichrichtung, Skalierung, Filterung und Rauschminderung des Eingabebildes umfassen. Wie nachfolgend näher beschrieben und in Übereinstimmung mit den hier offenbarten Verfahren, ist das visuelle Objekterkennungsmodul 34 dafür ausgelegt, im Erfassungsbereich 32 erkannte Objekte als potenzielle Räder zu identifizieren
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Das Rad-Tracker-Modul 20 ist ein Steuermodul mit der Aufgabe, Erfassungsdaten zu Rädern von einer Vielzahl von Vorrichtungen zur Objekterkennung zu empfangen und zu bündeln, was im Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 durch ein Radargerät 16 und ein visuelles System 18 dargestellt ist. Ein Fachmann wird verstehen, dass das Rad-Tracker-Modul 20 ein eigenständiges Modul sein, oder in einem anderen Steuermodul, wie, ohne Einschränkung, dem Steuermodul 22 integriert sein kann. In einer Ausführungsform enthalten die Raderfassungsdaten (d. h. Daten in Bezug auf jedes erkannte Objekt, das als ein potenzielles Rad identifiziert worden ist), die vom Rad-Tracker-Modul 20 empfangen werden, für jedes potenzielle Rad ein entsprechendes kinematisches Modell. Die kinematischen Modelle können variieren, enthalten generell jedoch kinematische Parameter wie Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Richtung der Geschwindigkeit, Richtung der Beschleunigung und andere Bewegungsgrößen. Das Rad-Tracker-Modul 20 ist so konfiguriert, dass es die Raderfassungsdaten des Radargerätes 16 und des visuellem Systems 18 kombiniert oder vereint, um auf Systemebene Radkandidaten zu erzeugen, die dann von dem Rad-Tracker-Modul 20 nach bekannten Verfahren verfolgt werden. Die Vereinigung der Raderfassungsdaten von jeder der Objekterkennungsvorrichtungen 16, 18 kann einen Zuordnungsprozess umfassen, bei dem das Rad-Tracker-Modul 20 bestimmt, ob jedes erfasste potenzielle Rad zu einem bereits verfolgten Radkandidaten gehört, oder ob auf Systemebene ein neuer Radkandidat erzeugt werden muss. Wird eine Zuordnung gefunden, so wird der Verfolgungsauftrag (Tracker) für den vorhandenen Radkandidaten auf Systemebene Rad aktualisiert, was bei einer Ausführungsform die Aktualisierung des zugehörigen kinematischen Modells einschließt. Ein Fachmann versteht, dass die Raderfassungsdaten der Objekterkennungsvorrichtungen 16, 18 vom Standpunkt des Rad-Tracker-Moduls 20 nicht unterscheidbar sind. Mit anderen Worten erhält das Rad-Tracker-Modul 20 Informationen zur Erkennung eines potenziellen Rades, kann jedoch das Gerät oder System, von dem diese Information stammt, weder erkennen noch überwachen.
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Das Steuermodul 22 kann eine Reihe von elektronischen Verarbeitungsvorrichtungen, Speichervorrichtungen, Eingabe-/Ausgabeeinheiten (E/A) bzw. anderen bekannten Komponenten enthalten und kann verschiedene steuerungs- bzw. kommunikationsbezogene Funktionen ausführen. Je nach Ausführungsform kann das Steuermodul 22 ein eigenständiges Fahrzeugelektronikmodul (z. B. Objekterfassungscontroller, Sicherheitscontroller usw.) sein, es kann in ein anderes Fahrzeugelektronikmodul integriert oder eingebaut sein (z. B. Parkassistenzmodul, Bremssteuermodul usw.), oder es kann Bestandteil eines größeren Netzwerks oder Systems sein (z. B. Kollisionskontrollmodul [CCM], Traktionskontrolle [TCS], elektronische Stabilitätskontrolle [ESC], Antiblockiersystem [ABS], Fahrerassistenzsystem, adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem, Spurhaltewarnsystem usw.), um nur einige Möglichkeiten aufzuzählen. Das Steuermodul 22 beschränkt sich nicht auf eine bestimmte Ausführungsform oder Anordnung.
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In einem Ausführungsbeispiel ist das Steuermodul 22 ist ein externes Berechnungsmodul für Objekte (EOCM), das einen elektronischen Speicher für die Ablage verschiedener Dateien enthält, Nachschlag-Tabellen oder andere Datenstrukturen, Algorithmen usw. Der Speichervorrichtung kann auch relevante Eigenschaften und Hintergrundinformationen zum Fahrzeug 12 speichern, wie Informationen über Bremswege, Verzögerungslimits, Temperaturgrenzen, Feuchtigkeits- oder Niederschlagsgrenzen, Fahrverhalten oder andere Verhaltensdaten des Fahrers. Das EOCM 22 kann zudem eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung haben, (z. B. einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) usw.), welche die in der Speichervorrichtung abgelegten Anweisungen für Software, Firmware, Programme, Algorithmen, Skripte usw. ausführt und die hier offenbarten Prozesse und Verfahren überwachen kann. Das EOCM 22 kann elektronisch mit anderen Fahrzeugvorrichtungen, Modulen und Systemen über eine geeignete Fahrzeugkommunikationstechnologie verbunden sein und mit diesen im Bedarfsfall interagieren. Das sind natürlich nur einige der möglichen Anordnungen, Funktionen und Fähigkeiten des EOCM 22, da andere Ausführungsformen ebenfalls verwendet werden können.
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Basierend auf einem Vergleich aller Radkandidaten, die durch das Rad-Tracker-Modul 20 verfolgt werden und in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Verfahren, ist das EOCM 22 für die Erkennung der Anwesenheit eines anderen Fahrzeuges ausgelegt. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, gehört in einer Ausführungsform zum Vergleich aller Radkandidaten der Vergleich der Eigenschaften des kinematischen Modells für jeden der verfolgten Radkandidaten. Die ausgewählten Eigenschaften entsprechen den Kriterien eines Fahrzeugprofils, das Beziehungen zwischen bestimmten Eigenschaften der Räder bezeichnet, die dem gleichen Fahrzeug angehören. Das EOCM 22 bestimmt, dass ein Fahrzeug erfasst wurde, oder, mehr spezifisch, dass mindestens zwei der verfolgten Radkandidaten zum selben Fahrzeug gehören, falls mindestens zwei Radkandidaten die Kriterien im Fahrzeugprofil erfüllen. Gemäß einer Ausführungsform beruhen die Kriterien auf einer Beziehung zwischen den ausgewählten kinematischen Eigenschaften jedes Radkandidaten.
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispielverfahrens 100 zur Erfassung eines anderen Fahrzeugs unter Verwendung des Systems zur Objekterkennung und Verfolgung 10, das oben beschrieben wurde. Es ist zu beachten, dass Operationen des Verfahrens 100 nicht notwendigerweise in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt werden müssen und dass die Durchführung einiger oder aller Operationen auch in einer anderen Reihenfolge möglich und vorgesehen ist.
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Beginnend mit Schritt 102 erfasst die Radarvorrichtung 16 Objekte in ihrem Erfassungsbereich 26 und klassifiziert zumindest einige der Objekte als potenzielle Räder. Bei Schritt 104 erkennt das visuelle System 18 Objekte in seinem Erfassungsbereich 32 und klassifiziert zumindest einige der Objekte als potenzielle Räder. Eine ausführliche Beschreibung der Verfahren zum Erfassen potenzieller Räder mittels Radar- und visueller Technik wird in den nachfolgenden Figuren vermittelt.
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Bei Schritt 106 werden Raderfassungsdaten für jedes der in den Schritten 102 und 104 erkannten potenziellen Räder vom Rad-Tracker-Modul 20 empfangen. Wie oben dargelegt, können Raderfassungsdaten ein kinematisches Modell für jedes zugeordnete potenzielle Rad umfassen, dazu gehören ohne Einschränkung kinematische Parameter wie Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Richtung der Geschwindigkeit, Richtung der Beschleunigung und andere Bewegungsgrößen.
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Bei Schritt 108 vereint das Rad-Tracker-Modul 20 die Erfassungsdaten der Radarvorrichtung 16 und des visuellen Systems 18 durch die Bestimmung, ob jedes der empfangenen potenziellen Räder mit einem aktiven Tracking (d. h. ein potenzielles Rad, das bereits durch das Tracker-Modul 20 als Radkandidat verfolgt wird) assoziiert ist. In einer Ausführungsform vergleicht das Rad-Tracker-Modul 20 die Raderfassungsdaten für jedes potenzielle Rad mit Daten, die jedem der vorhandenen verfolgten Radkandidaten zugeordnet sind. Stimmen die Raderfassungsdaten für das neue potenzielle Rad mit einem vorhandenen Tracking überein, dann werden die vorhandenen, verfolgten Radkandidaten unter Verwendung der neu erworbenen Erfassungsdaten aktualisiert. Können die Raderfassungsdaten für das neue potenzielle Rad nicht mit einem vorhandenen Tracking in Verbindung gebracht werden, dann wird eine Verfolgung für einen neuen Radkandidaten angelegt. Mit anderen Worten verfolgt und vereint das Rad-Tracker-Modul 20 im Schritt 108 alle möglichen Raderkennungen der Radar- und visuellen Erfassungssysteme 16, 18.
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Bei Schritt 110 erhält das EOCM 22 Informationen zu jedem Radkandidaten, der vom Rad-Tracker-Modul 20 verfolgt wird, darunter auch Raderfassungsdaten. Bei Schritt 112 lässt das EOCM 22 einen Algorithmus zur Erfassung eines Fahrzeugs auf der Grundlage der Radkandidaten ablaufen, die durch das vereinte Rad-Tracker-Modul 20 verfolgt werden. Die EOCM 22 bestimmt, dass ein Fahrzeugs erfasst wurde, mehr spezifisch, dass mindestens zwei der verfolgten Radkandidaten zum selben Fahrzeug gehören, falls mindestens zwei der Radkandidaten die Kriterien eines Fahrzeugprofils erfüllen. Gemäß einer Ausführungsform beruhen die Kriterien auf einer Beziehung zwischen den ausgewählten kinematischen Eigenschaften jedes Radkandidaten.
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Genauer gesagt, basiert die Gegenwart eines anderen Fahrzeuges 14 in Relation zum Trägerfahrzeug 12 auf einem Vergleich aller durch das Rad-Tracker-Modul 20 verfolgten Radkandidaten miteinander, oder genauer, aller Merkmale eines jeden verfolgten Radkandidaten. Zum Vergleich gehört der Vergleich von ausgesuchten Parametern der kinematischen Modelle für jeden der Radkandidaten. Die ausgesuchten Parameter entsprechen den Kriterien eines Fahrzeugprofils, das Grenzwertbeziehungen zwischen bestimmten Eigenschaften der Räder des gleichen Fahrzeuges designiert. Mit anderen Worten existiert für die Räder eines Fahrzeugs eine spezifische Beziehung zueinander, die durch den Vergleich bestimmter Bewegungsparameter quantifiziert werden kann. Beispielsweise haben zwei Räder des gleichen Fahrzeuges gemeinsame Eigenschaften, die sich in Form von Position und Geschwindigkeit jedes Rades ausdrücken lassen. Genauer gesagt sollten zwei Räder dieses Fahrzeugs eine ähnliche Geschwindigkeit und Richtung aufweisen und nahe genug aneinander positioniert sein, um dem Radstand des Fahrzeugs zu entsprechen. Wenn die Beziehung zwischen ausgewählten Parametern für zwei Räder nicht die Kriterien für ein spezielles Fahrzeugprofil erfüllen, so gehören diese beiden Räder wahrscheinlich nicht zu demselben Fahrzeug.
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4 zeigt ein Flussdiagramm mit einem Verfahren 200 zur Erfassung eines Fahrzeugs gemäß Schritt 112 nach einer bestimmten Implementierung. Das Verfahren 200 vergleicht Eigenschaften für jeden verfolgten Radkandidaten miteinander, sodass jeder verfolgte Radkandidat mit jedem anderen Radkandidaten verglichen wird. Auf diese Weise wird zwischen jedem Paar verfolgter Radkandidaten eine Beziehung bestimmt. Zu den Raderfassungsdaten für jeden Radkandidaten gehören Information zu Standort l und Drehzahl
wobei der Standort l der (x, y, z)-Wert eines Radkandidaten im Referenzkoordinatensystem des Trägerfahrzeuges 12 ist und der Geschwindigkeitsvektor
sowohl Richtung als auch Geschwindigkeit des verfolgten Radkandidaten enthält, was ebenfalls Teil des Referenzsystems des Trägerfahrzeuges 12 ist.
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Ausgehend von Schritt 202 wird zwischen jedem Paar verfolgter Radkandidaten ein Verhältnis
bestimmt, indem verschiedene Parameter im Zusammenhang mit den kinematischen Modell für jeden verfolgten Radkandidaten w
i, w
j gegen einen Satz von Kriterien für ein vordefiniertes Fahrzeugprofil ausgewertet werden. In einer Ausführungsform gehören zu dem Satz von Kriterien vier Merkmale, die Grenzbeziehungen zwischen ausgesuchten kinematischen Parametern definieren. Jede der Beziehungen zu einem Merkmal wird mit Grenzwerten abgeglichen, die generell klein sind und auf einem speziellen Fahrzeugprofil beruhen.
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Bei Schritt 204 wird ein erstes Merkmal bewertet, indem bestimmt wird, ob beide verfolgten Radkandidaten w
i, w
j eine ähnliche Richtung/Geschwindigkeit haben, oder genauer gesagt, ob eine Abweichung bei der Richtung/Geschwindigkeit kleiner als ein Grenzwert für die Richtung/Geschwindigkeit ist t
sd. In einer Ausführungsform wird die Beziehung Richtung/Geschwindigkeit zwischen zwei verfolgten Radkandidaten folgendermaßen bestimmt:
wo x das Vektorprodukt zweier Vektoren
und t
sd der Grenzwert für Richtung/Geschwindigkeit ist,
ist die Größe des Geschwindigkeitsvektors
ist die Größe des Geschwindigkeitsvektors
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Im Schritt 206 wird ein zweites Merkmal bewertet, indem bestimmt wird, ob beide verfolgten Radkandidaten w
i, w
j eine ähnliche Geschwindigkeit aufweisen, und insbesondere, ob eine Geschwindigkeitsabweichung kleiner als ein Geschwindigkeitsgrenzwert t
sm ist. In einer Ausführungsform wird die Geschwindigkeitsbeziehung zwischen zwei verfolgten Radkandidaten so bestimmt:
wo
die Größe des Geschwindigkeitsvektors
ist,
ist die Größe des Geschwindigkeitsvektors
t
sm der Grenzwert und |x| ist der absolute Wert von x.
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Im Schritt 208 wird ein drittes Merkmal bewertet, indem eine Bestimmung durchgeführt wird, ob eine potenzielle Richtung der Fahrzeugkarosserie mit der Richtung/Geschwindigkeit von einem der verfolgten Radkandidaten w
i, w
j übereinstimmt. In einer Ausführungsform wird die Ausrichtungsbeziehung zwischen zwei verfolgten Radkandidaten so bestimmt:
wo
der Vektor von der Position l
i des Radkandidaten w
i zur Position l
j des Radkandidaten w
j ist,
ist die Größe des Vektors
× ist das Vektorprodukt zwischen den zwei Vektoren,
ist der Geschwindigkeitsvektor,
ist die Größe des Vektors
und t
a ist der Grenzwert für die Ausrichtung.
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Im Schritt 210 wird ein viertes Merkmal bewertet, indem eine Bestimmung durchgeführt wird, ob die Entfernung zwischen den verfolgten Radkandidaten w
i, w
j innerhalb eines Grenzabstand liegt, der dem Radstand eines normalen Fahrzeugs gemäß eines Fahrzeugprofils entspricht. In einer Ausführungsform wird die Entfernungsbeziehung zwischen zwei verfolgten Radkandidaten so bestimmt:
wo d(w
i, w
j) die Entfernung zwischen den Radkandidaten w
i ist und w
j, d
1 und d
2 die Entfernungsgrenzwerte für den Radstand im Fahrzeugprofil.
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Werden die Merkmale der Schritte 204-210 erfüllt (d. h. jede der Beziehungen trifft zu), so gilt das Paar der Radkandidaten in der Auswertung als dem gleichen Fahrzeugs zugehörig, somit wird im Schritt 212 ein Fahrzeug erfasst. Der Standort des Fahrzeuges kann dann als die Mitte eines Linienabschnittes zwischen zwei Rädern wz, wj abgeschätzt werden, die Richtung/Geschwindigkeit und die Größe des Fahrzeugs als der Durchschnitt dieser Räder wi und wj.
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5 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispielverfahrens 300 für das Erfassen potenzieller Räder unter Verwendung der Radarerfassungsvorrichtung 16, genauer gesagt des Radar-Objekterkennungsmoduls 28 gemäß einer Ausführungsform. Fachleuten ist klar, dass das hierin offenbarte Verfahren 300 lediglich als Beispiel dient und dass es im Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung auch andere Verfahren zur Raderfassung mit Radarsensoren geben kann.
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Das Verfahren 300 beginnt bei Schritt 302 durch die Festlegung eines Rahmens von Radarmessungen (oder Punkten) m
1, m
2, ... m
k, für jeden m
i, der Radarsensoren 24. Die Messungen können ohne Einschränkung Bereich r, Winkel θ, Doppler- v, und Signalstärke s enthalten. Bei Schritt 304 wird für jede Messung m
i bestimmt, ob die Signalstärke s innerhalb des gewünschten Bereichs liegt:
wo s
untere ist der untere Grenzwert, und s
obere der obere Grenzwert für die Signalstärke ist. Wie unter Fachleuten bekannt ist, haben Radarechos eines Rades einen relativ stabilen Bereich von Signalstärken. Daher wird in Fällen, wenn die Signalstärke s einer Einzelmessung nicht innerhalb des Grenzwertbereiches liegt, die Messung m
i verworfen, da das erfasste Objekt kein Rad ist.
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Die übrigen, im Schritt 304 nicht verworfenen Messungen werden im Schritt 306 aufgrund ihrer aus Entfernung r und Winkel θ errechneten Position nach bekannten Verfahren gebündelt. Messungen, die Positionen innerhalb einer Grenzentfernung voneinander ausweisen, werden in einer Gruppe zusammengefasst.
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Die Grenzentfernung kann je nach Anwendung variieren. Bei Schritt 308 wird für jede Gruppe von Radarpunkten Ci = (mi1, mi2, ... mij) ein Satz von Bedingungen geprüft. In einer Ausführungsform wird der Satz der Bedingungen mittels der Durchführung der folgenden Schritte überprüft:
- 1) Die Bestimmung, ob die Standardabweichung der Dopplergeschwindigkeiten für diese Punkte Ci größer als oder gleich einem vordefinierten Grenzwert sind;
- 2) Sortierung der Punkte in der Gruppe aufgrund ihrer Dopplergeschwindigkeiten in einer aufsteigenden Reihenfolge;
- 3) Berechnen der Differenz der Dopplergeschwindigkeiten zwischen dem Radarpunkt mit der Ranglistenposition k und k + 1, wobei k = 1,2, ...,j - 1;
- 4) Berechnung einer mittleren und einer Standardabweichung σδv für und
- 5) Bestimmen, ob und σδv < σ1, wobei δ0 und σ1 vordefinierte Grenzwerte sind.
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Wenn ein Bündel von Radarpunkten Ci = (mi1, mi2, ... mij) den Schritten 1-5 entspricht, wird bei Schritt 310 das Bündel als ein Rad erkannt, andernfalls stellt das Bündel kein Rad dar. Wird das Bündel im Schritt 310 als ein Rad erkannt, werden das potenzielle Rad und die zugehörigen Raderfassungsdaten an das Rad-Tracker-Modul 20 gesandt.
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6 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispielverfahrens 400 für das Erfassen potenzieller Räder unter Verwendung der visuellen Vorrichtung 18, genauer gesagt, des visuellen Objekterkennungsmoduls 34 gemäß einer Ausführungsform. Fachleuten ist klar, dass das hierin offenbarte Verfahren 400 lediglich als Beispiel dient und dass es im Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung auch andere Verfahren zur Raderfassung mit visuellen Systemen geben kann.
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Das Verfahren 400 beginnt im Schritt 402 mit der Initialisierung des visuellen Rad-Trackers. In einer Ausführungsform sind die visuellen Rad-Tracker ein Submodul des visuellen Objekterkennungsmoduls 34 und dafür ausgelegt, Erscheinungsbildmodelle von Rädern und Positionen der durch das visuelle System 18 erkannten potenziellen Räder zu speichern. Durch Initialisieren der visuellen Rad-Tracker wird das Rad-Erscheinungsbildmodell eines jeden visuellen Rad-Trackers auf ein vordefiniertes antrainiertes Modell gesetzt und der Standort des potenziellen Rades als ungültig erklärt.
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Bei Schritt 404 erhält das visuelle Objekterfassungsmodul 34 einen Datenrahmen einschließlich eines Bildrahmens von der Bildaufnahmevorrichtung 30 zum Zeitpunkt t. In einer Ausführungsform umfasst der Rahmen von Daten auch Raderfassungsdaten, die in Beziehung zu potenziellen Räder stehen, die gleichzeitig von der Radar-Erfassungsvorrichtung 16 erfasst wurden. Weiterhin können zu den Rahmendaten Raderfassungsdaten von den Radkandidaten gehören, die zum Zeitpunkt t-1 vom Rad-Tracker-Modul 20 verfolgt wurden. Die Standorte der potenziellen Räder, die aus den Daten der Radar-Erfassungsvorrichtung 16 und/oder dem Rad-Tracker-Modul 20 gezogen wurden, werden mit bekannten Verfahren auf ein Einzelbild projiziert.
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Bei Schritt 406 wird ein Satz von Bildpatches von potenziellen Rädern aus dem Einzelbild vorgeschlagen. Beispielsweise können diese vorgeschlagenen Patches um die Standorte von potenziellen Rädern herum liegen, die von der Radar-Erfassungsvorrichtung 16 und/oder dem Rad-Tracker-Modul 20 in 404 vorgeschlagen wurden. In einem anderen Beispiel können die vorgeschlagenen Patches anhand des allgemein bekannten Sliding-Window-Verfahrens erzeugt werden.
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Im Schritt 408 werden die vorgeschlagenen Patches der Radabbildung mit vorhandenen Tracks des visuellen Rad-Trackers geprüft, um Zuordnungen zu bestimmen. In einer Ausführungsform wird eine Zuordnung durch Messen der Entfernung zwischen den Standorten der vorgeschlagenen Bildpatches des Rades und vorhandenen Standort-Tracks. Falls die Entfernung einen Grenzwert unterschreitet, wird der der Patch mit dem vorhandenen Tracker assoziiert. Nach Erkennung einer Zuordnung wird das Appearance Model des vorhandenen visuellen Tracks anhand bekannter Verfahren mit den zugeordneten Patches aktualisiert.
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Bei Schritt 410 werden alle nicht zugeordneten Patches nach bekannten Verfahren verarbeitet, um festzustellen, ob unter ihnen potenzielle Räder sind. Wurden die nicht zugeordneten Patches als Rad klassifiziert, so wird ein neuer visueller Tracker eingerichtet, andernfalls werden die Patches verworfen.
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Bei Schritt 412 werden alle potenziellen Räder und die zugeordneten Raderfassungsdaten des visuellen Rad-Trackers an das Rad-Tracker-Modul 20 übergeben.